Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang đặt ra những thách thức nghiêm trọng đối với hệ sinh thái, trong đó rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và lưu trữ carbon, góp phần giảm phát thải khí nhà kính. Theo ước tính của IPCC, CO2 chiếm khoảng 60% nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, với nồng độ CO2 trong khí quyển tăng từ 340 ppm lên 418,28 ppm trong giai đoạn 1980-2022. Rừng lưu trữ khoảng 60% carbon trên mặt đất và 40% dưới lòng đất, với tổng dự trữ carbon toàn cầu trong thảm thực vật rừng khoảng 830 PgC. Tại Việt Nam, Keo lai (Acacia auriculiformis x Acacia mangium) là loài cây trồng rừng chủ lực, có khả năng sinh trưởng nhanh và thích nghi tốt với nhiều điều kiện lập địa, đồng thời góp phần cải tạo đất suy thoái.

Nghiên cứu tập trung vào sinh khối và khả năng hấp thụ carbon của rừng trồng Keo lai tại Ban Quản lý rừng phòng hộ Xuân Lộc, tỉnh Đồng Nai, với phạm vi nghiên cứu gồm các lâm phần Keo lai ở tuổi 4, 6, 8 và 10. Mục tiêu chính là xác định kết cấu sinh khối, xây dựng hàm sinh khối cho cây bình quân và quần thụ, đồng thời đánh giá khả năng tích lũy carbon và hấp thụ CO2 của rừng Keo lai. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ công tác chi trả dịch vụ môi trường rừng, quản lý tài nguyên rừng và phát triển kinh tế xanh tại địa phương. Tổng diện tích rừng trồng Keo lai tại khu vực nghiên cứu khoảng 10 nghìn ha, phân bố đa dạng theo các cấp tuổi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khảo sát và đánh giá.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh khối và chu trình carbon trong rừng, bao gồm:

  • Lý thuyết chu trình carbon: Rừng hấp thụ CO2 thông qua quá trình quang hợp, chuyển đổi thành sinh khối và lưu trữ carbon trong các thành phần cây và đất. Carbon trong sinh khối được tính toán dựa trên hệ số chuyển đổi từ sinh khối khô sang lượng carbon (thường là 0,47).
  • Mô hình hàm sinh khối: Sử dụng các hàm hồi quy phi tuyến tính và tuyến tính để ước lượng sinh khối dựa trên các biến dự đoán như đường kính thân cây (D), chiều cao (H) và tuổi cây (A). Các hàm này được xây dựng từ dữ liệu cân đo trực tiếp sinh khối cây mẫu.
  • Khái niệm sinh khối và dự trữ carbon: Sinh khối bao gồm tổng khối lượng sinh vật sống trên mặt đất (thân, cành, lá) và dưới mặt đất (rễ), được phân tích ở mức cây cá thể và quần thể (lâm phần). Dự trữ carbon là lượng carbon chứa trong sinh khối, phản ánh khả năng hấp thụ CO2 của rừng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thu thập từ 12 ô tiêu chuẩn (OTC) diện tích 500 m² tại Ban Quản lý rừng phòng hộ Xuân Lộc, tỉnh Đồng Nai, với các lâm phần Keo lai ở tuổi 4, 6, 8 và 10. Tổng số cây mẫu chặt hạ để cân đo sinh khối là 24 cây, mỗi tuổi 6 cây tiêu chuẩn.
  • Phương pháp thu thập số liệu: Cây mẫu được chặt hạ, phân chia thành các bộ phận thân, cành, lá để cân đo sinh khối tươi tại hiện trường. Mẫu sinh khối được sấy khô trong phòng thí nghiệm để xác định tỷ lệ sinh khối khô/tươi. Cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng được thu thập trong các ô bản cấp 1 và cấp 2.
  • Phương pháp phân tích: Xây dựng hàm sinh khối dựa trên các biến dự đoán A, D, H bằng phương pháp hồi quy phi tuyến tính Marquardt, kiểm định bằng các chỉ số R², SEE, MAE và SSR. Sinh khối lâm phần được ước lượng từ tổng sinh khối cây cá thể trong ô mẫu. Dự trữ carbon được tính bằng cách nhân sinh khối khô với hệ số 0,47, lượng CO2 hấp thụ được tính bằng công thức CO2 = C × 3,67.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu thực địa và phòng thí nghiệm trong năm 2021, xử lý và phân tích số liệu trong quý đầu năm 2022, hoàn thiện báo cáo và luận văn vào giữa năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Kết cấu sinh khối cây cá thể Keo lai: Tổng sinh khối tươi trung bình của cây Keo lai tăng theo tuổi, từ khoảng 13 tấn/ha ở tuổi 4 lên đến 241,7 tấn/ha ở tuổi 10. Sinh khối khô chiếm khoảng 45-50% sinh khối tươi, trong đó thân cây chiếm tỷ trọng lớn nhất (69%), tiếp theo là rễ (18%), cành (10%) và lá (3%).

  2. Hàm ước lượng sinh khối: Các hàm sinh khối dựa trên biến đường kính thân cây (D) và chiều cao (H) có hệ số R² đạt trên 0,95, sai số chuẩn thấp, cho thấy độ chính xác cao trong ước lượng sinh khối cây cá thể và lâm phần. Hàm sinh khối kết hợp D và H cho kết quả tốt hơn so với hàm chỉ dùng một biến.

  3. Dự trữ carbon và hấp thụ CO2: Trữ lượng carbon trong lâm phần Keo lai dao động từ 6,1 tấn/ha ở tuổi 4 đến 113,6 tấn/ha ở tuổi 10. Lượng CO2 hấp thụ hàng năm tăng từ khoảng 25 tấn/ha/năm đến hơn 300 tấn/ha/năm theo tuổi cây. Các giá trị này phù hợp với các nghiên cứu tương tự tại các vùng rừng trồng nhiệt đới khác.

  4. Sinh khối cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng: Sinh khối cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng chiếm tỷ lệ nhỏ trong tổng sinh khối lâm phần, lần lượt khoảng 3,5% và 1,8%, nhưng đóng góp vào sự đa dạng sinh học và chu trình vật chất trong rừng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sinh khối và dự trữ carbon của rừng trồng Keo lai tại Xuân Lộc tăng trưởng rõ rệt theo tuổi cây, phản ánh khả năng hấp thụ carbon hiệu quả của loài cây này trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa. Hàm sinh khối xây dựng dựa trên dữ liệu thực địa có độ tin cậy cao, phù hợp để áp dụng trong quản lý tài nguyên rừng và tính toán dịch vụ môi trường.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và khu vực Đông Nam Á, kết quả tương đồng về mức sinh khối và trữ lượng carbon, khẳng định tính ổn định và khả năng ứng dụng rộng rãi của mô hình. Việc bao gồm sinh khối cây bụi và vật rơi rụng giúp đánh giá toàn diện hơn về dự trữ carbon trong lâm phần, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ rừng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tăng trưởng sinh khối theo tuổi, bảng hàm sinh khối với các biến dự đoán, và đồ thị tương quan giữa sinh khối khô và tươi, giúp minh họa rõ ràng các mối quan hệ và hỗ trợ ra quyết định quản lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng hàm sinh khối xây dựng trong quản lý rừng: Ban Quản lý rừng phòng hộ Xuân Lộc nên sử dụng các hàm sinh khối đã xây dựng để ước lượng chính xác sinh khối và dự trữ carbon, phục vụ công tác lập kế hoạch trồng rừng và đánh giá dịch vụ môi trường trong vòng 1-2 năm tới.

  2. Phát triển chương trình chi trả dịch vụ môi trường rừng (PFES): Khuyến khích triển khai cơ chế chi trả dịch vụ môi trường dựa trên giá trị hấp thụ CO2 của rừng Keo lai, nhằm tăng nguồn thu cho công tác bảo vệ và phát triển rừng, dự kiến thực hiện trong 3 năm tiếp theo với sự phối hợp của các cơ quan chức năng.

  3. Tăng cường trồng rừng Keo lai trên diện tích đất suy thoái: Khuyến nghị mở rộng diện tích trồng Keo lai tại các vùng đất xám nâu và tầng mỏng, nhằm cải tạo đất và tăng khả năng hấp thụ carbon, với mục tiêu tăng diện tích trồng thêm khoảng 500 ha trong 5 năm tới.

  4. Nâng cao năng lực cán bộ và cộng đồng địa phương: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật trồng, chăm sóc rừng và quản lý sinh khối, đồng thời tuyên truyền nâng cao nhận thức về giá trị môi trường của rừng, thực hiện liên tục trong vòng 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ quản lý rừng và cơ quan chức năng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch quản lý rừng bền vững và phát triển dịch vụ môi trường rừng.

  2. Nhà nghiên cứu và học viên ngành lâm nghiệp, môi trường: Tham khảo phương pháp xây dựng hàm sinh khối, phân tích dự trữ carbon và áp dụng trong các nghiên cứu tương tự.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực tín chỉ carbon: Đánh giá tiềm năng hấp thụ carbon của rừng trồng Keo lai để phát triển các dự án tín chỉ carbon và kinh doanh dịch vụ môi trường.

  4. Cộng đồng dân cư và hộ gia đình trồng rừng: Nắm bắt giá trị kinh tế và môi trường của rừng Keo lai, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ rừng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nghiên cứu sinh khối và dự trữ carbon của rừng Keo lai?
    Sinh khối và dự trữ carbon phản ánh khả năng hấp thụ CO2 của rừng, giúp đánh giá vai trò của rừng trong giảm phát thải khí nhà kính và hỗ trợ quản lý tài nguyên rừng hiệu quả.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để ước lượng sinh khối trong nghiên cứu?
    Nghiên cứu sử dụng phương pháp hàm sinh khối dựa trên dữ liệu cân đo trực tiếp cây mẫu, kết hợp các biến dự đoán như đường kính thân cây và chiều cao, cho kết quả chính